俄羅斯某銅鉛鋅多金屬礦超細(xì)磨工藝應(yīng)用實(shí)踐

魯 軍

（1.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建上杭364200；2.北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院，北京100083）

隨著易選礦產(chǎn)資源逐步消耗殆盡，現(xiàn)開采礦石呈現(xiàn)貧、細(xì)、雜等特點(diǎn)，磨礦細(xì)度成為影響精礦品位的關(guān)鍵因素之一，礦石需要磨到更細(xì)才能實(shí)現(xiàn)單體解離。當(dāng)?shù)V物嵌布粒度超細(xì)時(shí)（P80＜15 μm），傳統(tǒng)磨礦很難實(shí)現(xiàn)目的礦物的充分單體解離，使得浮選工藝無(wú)法經(jīng)濟(jì)有效地獲得滿足冶煉要求的原料。

俄羅斯克孜爾—塔什特克銅鉛鋅多金屬礦金屬儲(chǔ)量為鋅129.46 萬(wàn)t、鉛20.29 萬(wàn)t、銅8.27 萬(wàn)t、伴生金15.14 t、銀674.9 t，平均品位鋅10.02%、鉛1.57%、銅0.64%、金1.17 g/t、銀52.24 g/t，為國(guó)內(nèi)外少見的高品質(zhì)多金屬礦。該礦礦物種類繁多，礦物之間共生關(guān)系復(fù)雜，嵌布粒度細(xì)，選冶難度大［1］。原設(shè)計(jì)采用“三段一閉路破碎+兩段一閉路磨礦”和“銅鉛混浮—粗精礦再磨—銅鉛分離—混浮尾礦選鋅”的磨選工藝，選礦廠日處理礦石4 000 t，年處理礦石100萬(wàn)t。銅鉛混浮粗精礦采用一臺(tái)2 700×4 000溢流型球磨機(jī)（現(xiàn)場(chǎng)編號(hào)為3號(hào)球磨機(jī)）與YD-φ350×8旋流器組構(gòu)成閉路磨礦，自投產(chǎn)以來(lái)生產(chǎn)指標(biāo)未達(dá)預(yù)期，金屬回收率低，精礦互含高。通過對(duì)銅鉛精礦進(jìn)行鏡下鑒定，發(fā)現(xiàn)銅鉛精礦中閃鋅礦與黃銅礦、方鉛礦、黃鐵礦相互間的連生體占比較高，未解離的礦物粒度基本在-10 μm，若繼續(xù)采用常規(guī)球磨工藝很難滿足對(duì)礦物單體解離度的要求，嚴(yán)重影響分選指標(biāo)和精礦質(zhì)量［2］。通過大量試驗(yàn)研究，最終確定選擇超細(xì)磨工藝作為解決方案，可使礦石充分細(xì)磨達(dá)到單體解離，并在保證精礦質(zhì)量的同時(shí)提高金屬回收率［3］。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石化學(xué)成分分析及銅、鉛、鋅物相分析

該多金屬礦為氧化鋇-碳酸鹽交代變質(zhì)作用產(chǎn)生的交代巖，礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，銅、鉛、鋅物相分析分別見表2、表3、表4。

注：帶“*”單位為g/t

1.2 礦石礦物組成及嵌布關(guān)系

表5為礦石礦物組成及其含量分析結(jié)果。

由表5可知，礦石中主要有用礦物為閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦，少量磁鐵礦和磁黃鐵礦，次生礦物有白鉛礦、銅藍(lán)和孔雀石。脈石礦物主要為白云石、石英、重晶石、綠泥石，礦石中白云石含量為24.980%，給礦石的細(xì)磨浮選帶來(lái)困難［4］。

顯微鏡下結(jié)果表明，閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦的嵌布粒度屬于細(xì)?；蛭⒓?xì)粒，銅、鉛、鋅礦物粒度幾乎全部在-37 μm，其中-10 μm粒級(jí)分別約占10%、20%、25%。部分閃鋅礦與黃銅礦構(gòu)成固溶體分解結(jié)構(gòu)，嵌布關(guān)系復(fù)雜，有少量粒度在-2 μm的黃銅礦以固溶體析出物形式分散在閃鋅礦中。方鉛礦有氧化現(xiàn)象，邊緣形成殘余方鉛礦和白鉛礦、鉛釩等混合物的氧化殼，加大分選難度。

2 工藝改造及調(diào)試過程

2.1 不同改造方案及調(diào)試結(jié)果

在超細(xì)磨實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上，綜合對(duì)比使用超細(xì)磨和常規(guī)球磨進(jìn)行再磨，結(jié)果表明超細(xì)磨能夠使嵌布粒度細(xì)小的金屬礦物得到充分解離，對(duì)降低精礦互含效果顯著［5］。已有其他礦山應(yīng)用實(shí)踐同樣證實(shí)超細(xì)磨機(jī)在細(xì)磨領(lǐng)域較傳統(tǒng)磨機(jī)表現(xiàn)出節(jié)電節(jié)球、磨礦產(chǎn)品粒度分布窄、不過磨不欠磨、粒度連續(xù)可控等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)此，該礦于2018年6月從國(guó)內(nèi)浙江艾領(lǐng)創(chuàng)礦業(yè)科技公司引進(jìn)了一臺(tái)ALC-1 500L艾砂超細(xì)磨機(jī)，于7月中旬進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，8月初開始投產(chǎn)運(yùn)行調(diào)試。初期采用了4種方案進(jìn)行對(duì)比調(diào)試，具體調(diào)試工藝流程見圖1～圖4。

方案一保留3號(hào)球磨機(jī)磨銅鉛混浮粗精礦，用超細(xì)磨機(jī)磨銅鉛混合精選1作業(yè)的精礦；方案二用超細(xì)磨機(jī)替代3號(hào)球磨機(jī)，對(duì)銅鉛混浮粗精礦進(jìn)行全粒級(jí)開路磨礦；方案三用超細(xì)磨機(jī)替代3號(hào)球磨機(jī)，對(duì)銅鉛混浮粗精礦的旋流器分級(jí)沉砂開路磨礦；方案四保留3號(hào)球磨機(jī)，用超細(xì)磨機(jī)對(duì)球磨機(jī)旋流器分級(jí)溢流進(jìn)行開路磨礦。方案一調(diào)試期間給礦流量不穩(wěn)定，設(shè)備磨礦效率低，用電單耗高。方案二、方案三電耗低、球耗高，但排礦產(chǎn)品粒徑均未達(dá)到工藝要求［6］。

四種不同工藝方案及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)情況見表6。根據(jù)四種方案的初步調(diào)試結(jié)果，在目前生產(chǎn)條件下以方案四的磨礦效果最好，能夠滿足最終產(chǎn)品P80粒徑小于10 μm的工藝要求。

2.2 最終改造方案和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)分析

在方案四調(diào)試后期，工藝設(shè)備處于穩(wěn)定階段，對(duì)超細(xì)磨運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了采集考查，根據(jù)生產(chǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)繪制磨礦濃度和排礦粒度、磨礦破碎比關(guān)系，見圖5。

圖5結(jié)果表明，超細(xì)磨機(jī)處理量隨磨礦濃度增加呈上升趨勢(shì)，磨礦能耗則逐步增加，磨礦效率高的磨礦作業(yè)濃度范圍為29%～37%。根據(jù)上述分析，在目前工藝條件下，適宜的磨礦濃度為29%～37%，選取作業(yè)濃度在此范圍內(nèi)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，繪制排礦粒度和給礦粒度、電耗的關(guān)系圖，見圖6。

根據(jù)圖6，在目前給礦作用條件下，擬合電耗、給礦粒度、排礦粒度的關(guān)系為

通過上式計(jì)算出在給礦粒度F80為20 μm，排礦產(chǎn)品粒度P80為10 μm時(shí)，磨礦電耗約為44 kW·h/t；在給礦粒度F80為 15 μm，排礦產(chǎn)品粒度P80為 10 μm時(shí)，磨礦電耗約為38 kW·h/t。

3 改造后流程及運(yùn)行指標(biāo)

新再磨流程建成投產(chǎn)后，經(jīng)過前期多方案的生產(chǎn)調(diào)試，至9月中旬生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。按方案四進(jìn)行改造后的再磨—浮選流程為：原礦經(jīng)二段磨礦至-0.071 mm占90%～95%，抑鋅硫優(yōu)先浮銅鉛，銅鉛混浮粗精礦經(jīng)3號(hào)球磨機(jī)磨礦+3號(hào)旋流器分級(jí)溢流超細(xì)磨再磨再選產(chǎn)出銅鉛混合精礦，混合精礦抑鉛浮銅產(chǎn)出單一銅、鉛精礦，銅鉛浮選尾礦抑硫活化選鋅產(chǎn)生鋅精礦，鋅尾礦為最終尾礦，具體流程見圖7。浮選藥劑制度：銅鉛浮選添加石灰、硫化鈉、硫酸鋅、丁基黃藥；銅鉛分離添加氫氧化鈉，Z-200或丁基黃藥；選鋅作業(yè)添加石灰、硫酸銅、丁基黃藥［7］。

改造后的再磨系統(tǒng)產(chǎn)品粒度組成分析結(jié)果見表7、表8，改造前后的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)見表9。

由表9可知，與改造前相比，在原礦品位相近的情況下，改造后鋅、銅和鉛精礦的指標(biāo)都有較大提高，鉛精礦品位提高了14.11%，鉛回收率提高了16.84%，鋅精礦品位提高了1.26%，鋅回收率提高4.96%，銅精礦品位提高了3.50%，銅回收率提高了2.70%，說(shuō)明增加超細(xì)磨對(duì)穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量作用明顯，金屬回收率也得到大幅度提高。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

超細(xì)磨再磨流程改造后，短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行，綜合排礦粒度P80處于9～10 μm。雖然采用超細(xì)磨后運(yùn)行成本相應(yīng)增加，但效益提升更加顯著。對(duì)比改造前，鉛回收率提高16.84%，鋅回收率提高4.96%，銅回收率提高2.70%。按全年處理100萬(wàn)t礦量計(jì)算，新增鋅金屬量4 960 t/a，新增鉛金屬量2 910 t/a，新增銅金屬量208 t/a，按當(dāng)前產(chǎn)品價(jià)格計(jì)算，新增銷售收入12 550萬(wàn)元/a，扣除超細(xì)磨運(yùn)行成本（磨礦電耗+球耗+備品備件消耗）約550萬(wàn)元/a，新增利潤(rùn)12 000萬(wàn)元/a。

5 結(jié)論

（1）克孜爾—塔什特克多金屬礦金屬礦物呈微細(xì)粒嵌布，銅、鉛、鋅礦物粒度在-10 μm的粒級(jí)占較大比例。原設(shè)計(jì)產(chǎn)品細(xì)度達(dá)不到工藝要求，嚴(yán)重影響分選指標(biāo)和精礦質(zhì)量。將球磨機(jī)與超細(xì)磨機(jī)串聯(lián)使用，即新增超細(xì)磨機(jī)對(duì)原流程中球磨機(jī)經(jīng)旋流器分級(jí)后的溢流進(jìn)行開路再磨再選，滿足了最終產(chǎn)品P80粒徑小于10 μm的工藝要求，提高了礦石中金屬礦物的單體解離度。新再磨流程平穩(wěn)運(yùn)行后，對(duì)穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量作用明顯。對(duì)比改造前，鉛回收率提高16.84%，鋅回收率提高4.96%，銅回收率提高2.70%，可實(shí)現(xiàn)新增經(jīng)濟(jì)效益12 000萬(wàn)元/a。

（2）超細(xì)磨工藝為難處理金屬礦物實(shí)現(xiàn)充分解離提供了技術(shù)保證，推動(dòng)了細(xì)粒級(jí)難選金屬礦處理技術(shù)的進(jìn)步，在難處理鐵礦、鉬礦、銅礦、銅鉬礦、鉛鋅礦、黃金礦等選礦領(lǐng)域中應(yīng)用前景廣闊。